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【倾佳杨茜-死磕强电】第 11 讲｜Buck 和 Boost：最基本的两个降压升压电路 所有 DC/DC 电路都能追溯到两个基本形态：Buck 降压，Boost 升压。这一讲用三个元件把它们搭出来，顺便把"原理图上的开关管在哪、流多少电流"这件事练熟。 一、Buck：降压元件：一个开关管 S、一个二极管 D（或第二个开关管）、一个电感 L、一个输出电容 C。、 开关管开通：输入电压经过开关管加到电感上，电感电流上升，能量送给负载并存入电感。开关管关断：电感电流不能突变，经过二极管续流，电感释放能量给负载，电流下降。 输出电压 = 输入电压 × 占空比。800V 输入，占空比 0.5，输出 400V。 电流关系：输出电流是电感电流的平均值。开关管只在开通期间流电流，所以开关管电流的平均值 = 输出电流 × 占空比。输出 100A、占空比 0.5，开关管平均电流 50A，但开通期间的瞬时电流是 100A 左右（加上纹波），选器件要按 100A 峰值算。 二极管在关断期间流电流，平均值 = 输出电流 × (1 − D)。 二、Boost：升压同样四个元件，位置换一下：电感在输入侧，开关管并在电感后面对地，二极管串到输出。 开关管开通：输入电压加在电感上，电感电流上升存能，输出由电容独自供电。开关管关断：电感电流经过二极管冲向输出，电感电压叠加在输入电压上，输出电压高于输入。 输出电压 = 输入电压 / (1 − D)。400V 输入，占空比 0.5，输出 800V。占空比 0.75，输出 1600V，理论上无限大，实际受损耗限制，占空比超过 0.8 效率急剧下降。 Boost 的开关管流过的是输入电流，输入电流 = 输出电流 / (1 − D)。输出 50A、占空比 0.5，输入 100A，开关管按 100A 选。 三、PFC 就是 Boost第 7 讲说的 PFC，本质是一个 Boost 电路：整流后的脉动直流（0 到 537V）升到 800V 母线，同时控制输入电流跟随电压波形。光伏 MPPT 也是 Boost：把光伏板 400 到 800V 升到 1000V 母线。这两个是 Boost 最大的两个市场。 四、二极管换成开关管：同步整流Buck 的续流二极管、Boost 的输出二极管，导通时有 0.7 到 1.5V 压降。100A 电流，损耗 70 到 150W。 把二极管换成一颗 MOSFET，在二极管该导通的时候把它打开，导通压降变成 I × Rds(on) = 100 × 0.02 = 2V？不对，再算：40mΩ 时 4V，比二极管还大。所以同步整流在大电流下需要低阻器件或多管并联，20mΩ 两管并联 10mΩ，压降 1V，损耗 100W，和二极管持平；10mΩ 四管并联 2.5mΩ，压降 0.25V，损耗 25W，省 75%。 碳化硅 MOSFET 的体二极管反向恢复小，换成同步整流后不会像硅 MOSFET 那样在切换瞬间产生大的反向恢复损耗，这是碳化硅能做高效同步整流的关键。 五、双向 Buck-Boost把 Buck 的二极管换成开关管，再看一眼：两个开关管、一个电感，电感一头接高压侧、一头接两管中点。从高压侧看是 Buck，从低压侧看是 Boost。功率可以双向流。 这就是储能 DC/DC、电池簇 BDU、800V 车辆低压转换、超级电容充放电的标准结构：非隔离双向 Buck-Boost。两个开关管组成的结构叫半桥，下一讲讲。 六、在原理图上找开关管拿到客户原理图，先找电感，电感旁边必有开关管。开关管一端接母线正或负、另一端接电感，就是 Buck 或 Boost。数一数有几组"电感+开关管"，就知道有几相。大功率 Boost 常做两相或三相交错，每相开关管错开相位开通，纹波互相抵消，电感可以更小。40kW PFC 用三相交错，就是 3 颗或 6 颗开关管。 研发会这么说"我们光伏 MPPT 是两路独立的 Boost，每路 600V 到 1100V 输入、1500V 母线，单管 25A 有效值，峰值 40A，现在用 TO-247-4 的 1700V 碳化硅，二极管也要换成碳化硅肖特基。" 他在说：两路 Boost，母线 1500V 所以器件要 1700V，电流要按峰值选，配套二极管也要碳化硅。你带回来的信息：路数、每路电压电流、器件电压等级、二极管是否一起换、封装。 下一讲第 12 讲｜半桥：电力电子的乐高积木
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